Mesure de la conductivité thermique par la méthode 3 omega

Il existe actuellement une multitude de techniques permettant de mesurer la conductivité thermique de matériaux solides, liquides ou gazeux. Elles se répartissent en deux grands groupes, les méthodes stationnaires (en régime permanent) et les méthodes transitoires (en fréquence ou en temps).

Parmi ces méthodes, la méthode 3-oméga, qui est une méthode transitoire, peut être appliquée à des solides de différentes dimensionnalités (massifs, couches minces ou encore nanofils), à des liquides et à des gaz. Elle peut aussi être utilisée pour caractériser des tissus mous et dévoile un peu plus l’étendue de ses possibilités. La principale limitation de cette technique réside dans la préparation des capteurs associés aux différents types d’échantillons et aux modèles thermiques qui lui sont associés. Le capteur utilisé est composé d’une résistance de largeur micrométrique, en contact avec l’échantillon à caractériser, qui permet de mesurer de faibles variations de température. Dans le cadre de matériau massif, ce capteur est en général déposé par des techniques de photolithographie directement sur le matériau à caractériser. Il est aussi possible de l’utiliser comme capteur externe (ou comme capteur autoporté) pour des échantillons solides, liquides ou gazeux.

Cet article permet de situer la méthode 3-oméga vis-à-vis des différentes techniques existantes de caractérisation de la conductivité thermique. La théorie associée à cette méthode ainsi que la méthodologie à suivre pour caractériser les différentes formes d’échantillons seront abordées de même que l’estimation des erreurs associées aux modèles thermiques, à la géométrie des échantillons et à leurs propriétés physiques.